Informe de preparación y estandarización potenciométrica de na oh
GESTIÓN DEL CIANURO Y OXÍGENO EN PLANTAS DE...
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GESTIÓN DEL CIANURO Y OXÍGENO EN PLANTAS DE
CIANURACIÓN DE ALTO RENDIMIENTO
Javier Jara Valencia, M.Sc, Ph.D
Javier Jara 25/06/2015
OBJETIVOS
• Divulgar los alcances de una nueva tecnología probada en plantas para optimizar el uso del oxígeno: Canadá y África
• Compartir los conocimientos y estrategias en el control de cianuro libre
• Ambos objetivos apuntan a disminuir costos de operación:
• Mejorar la utilización del oxígeno y parámetros de operación
• Reducción de consumo de cianuro
Javier Jara 25/06/2015
EFECTO DE SULFUROS METÁLICOS
•
Javier Jara 25/06/2015
IDENTIFICACIÓN DEL PROBLEMA
•
D.O, mg/L CN. mg/L Au, mg/L
8 52 197
40 260 985
CN-
O2
Javier Jara 25/06/2015 Javier Jara 25/06/2015
EFECTO DE SULFUROS METÁLICOS
SCN-
CN-
O2 M(CN)-n
OH--
precipitado
Javier Jara 25/06/2015
CONSUMO DE CIANURO DEBIDO A PIRITA
• Precio NaCN = 3.5 $/kg
• Impacto negativo en costo de operación y medio ambiente
kg NaCN/tonne mineral Costo US $/día
Eq. 1 Eq. 2 Eq. 6 Eq. 1 Eq. 2 Eq. 6
6.54 1.63 0.003 22890 5705 10.5
Javier Jara 25/06/2015
EFECTO DE SULFUROS METÁLICOS
•
Idealmente la película de hidróxido metálico: Pasiva la superficie de minerales reactivos: pirrotita, chalcopirita, pirita, etc Disminuye la cinética de disolución de sulfuros metálicos Disminuye consumo de cianuro
Javier Jara 25/06/2015
EQUILIBRIO DE LAS ESPECIES HCN Y CN- EN FUNCIÓN DEL PH
• HCN no disuelve oro
• P vapor ~ 1 atm
• Volatilización
• Gas tóxico y pérdidas de cianuro
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
3 5 7 9 11 13
pH
HCN
CN -
pH 8.4 9.3 10.2
CN-, % 10 50 90
Fra
cció
n m
ola
r
Javier Jara 25/06/2015
Cianuración de Oro Asociado a Minerales de Cobre
Mineral Fórmula % de cobre total disuelto (*)
23 o C 45 o C
Azurita 2CuCO3.Cu(OH)2 94.5 100.0
Chalcosita Cu2S 90.2 100.0
Cuprita Cu2O 85.5 100.0
Bornita FeS.2Cu2S.CuS 70.0 100.0
Enargita 3CuS.As2S5 65.8 75.1
Chalcopirita CuFeS2 5.6 8.2
Cobre consume cianuro y oxígeno, retarda la velocidad de disolución de oro, contamina la solución
Javier Jara 25/06/2015
COMPLEJOS DE CIANURO DE COBRE
Bajo condiciones de cianuración de oro, el di-cianuro,
tri-cianuro y tetra-cianuro existen, con
predominancia de tri-cianuro
Javier Jara 25/06/2015
DISTRIBUCIÓN DE ESPECIES DE CUPROCIANURO
• Cálculos de equilibrio termodinámico permiten obtener el diagrama de distribución de especies del sistema cobre-cianuro-agua, en función del cobre y cianuro total y pH
• Para la construcción de los diagramas de distribución de especies es necesario resolver los balances de masa para el cobre total y para el cianuro total
• CuT = [Cu+] + [Cu(CN)2-] + [Cu(CN)3
2-] + [Cu(CN)43-] + {CuCN(s)}
• CNT = [CN-] + [HCN] + 2[Cu(CN)2-] + 3[Cu(CN)3
2-] + 4[Cu(CN)43-] +
{CuCN(s)}
• Estas ecuaciones se resuelven simultáneamente conociendo las constantes de estabilidad para las especies cuprocianuro
Javier Jara 25/06/2015
DISTRIBUCIÓN DE ESPECIES DE CUPROCIANURO
0
20
40
60
80
100
120
9 10 11 12 Esp
eci
es
de
CN
, %
pH
CN total=500 g/L ; Cu total=305mg/L
CN libre HCN DiCN TriCN TetraCN
0
20
40
60
80
100
120
0.5 5 50 100 122 163 200
CN
-Cu
, %
Cu, mg/l
CN total=200 mg/L, pH=11
CN libre
HCN
DiCN
TriCN
TetraCN
Javier Jara 25/06/2015
DISTRIBUCIÓN DE ESPECIES DE CUPROCIANURO
CN total,mg/L CN libre, mg/L
614 8.5
716 107.4
818 378.0
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
0 1000 2000 3000
CN
lib
re, %
CN total, mg/L
500 mg/L Cu, pH=11 Cianuro libre: • Mantener el proceso operando • No agregar cantidades extra de
cianuro
Javier Jara 25/06/2015
MEDICIÓN DE CIANURO LIBRE
•
Javier Jara 25/06/2015
ESTIMACIÓN DE CIANURO LIBRE
• Titulación potenciométrica
• Se mide el potencial de la solución durante la titulación con nitrato de plata
• Cuando el potencial tiene un gran cambio, es posible determinar el punto final de la titulación
• En soluciones que contienen cobre, no existe un gran cambio en los valores de potencial y la determinación de cianuro libre es complicada
• Breuer y Henderson (ALTA 2010 Gold Symposium, Perth, Australia) sugieren el método de cambio de potencial
Javier Jara 25/06/2015
MEDICIÓN DE CIANURO LIBRE
Po
ten
cia
l, m
V
Cianuro total: 100 mg/L,
Cobre: 30 mg/L
KI: línea discontinua
Rodanina: línea punteada
Termodinámico: línea
sólida
Javier Jara 25/06/2015
ESTIMACIÓN DE CIANURO LIBRE
Javier Jara 25/06/2015
ESTIMACIÓN DE CIANURO LIBRE
100 mg/L CN, 60 mg/L Cu
CN libre mg/L Error, %
Termod 24.3
KI 39.0 56.0
Rodanina 55.2 121.0
Cambio de potencial”
27.0 8.0
100 mg/L CN, 30 mg/L Cu
CN libre mg/L Error, %
Termod 61.9
KI 65.6 4.5
Rodanina 78.6 25.2
Cambio de potencial”
63.0 0.3
Javier Jara 25/06/2015
ESTIMACIÓN DE CIANURO LIBRE
• Otros • Electrodo de ion selectivo • Amperometría (potencial constante)
• Interferencias • Sulfuro, tiosulfato,tiocianato, etc
• Medidores en línea • Potenciometría (Australia, Alemania) • Amperometría (Sud África, Mintek)
Javier Jara 25/06/2015
USO DE OXIGENO: PELIGROS Y PRECAUCIONES
• Enriquecimiento del aire con oxígeno
• Oxígeno solo no produce ignición
• Elementos:
• Calor, combustible, y oxígeno • Remover oxígeno
• Disminuir la concentración de oxígeno (CO2, N2)
• Bajar la temperatura del combustible • Remover o dispersar el combustible
Javier Jara 25/06/2015
USO DE OXÍGENO: PELIGROS Y PRECAUCIONES
• Seguir los procedimientos de seguridad en el uso de oxígeno indicado por la compañía de gases
• Evacuar el oxígeno remanente • No usar aceites o grasas en
contacto con oxígeno
Javier Jara 25/06/2015
NECESIDAD DE OXÍGENO EN MINAS DE ORO: ENCUESTA
•kg O2/tonne de mineral
•kg O2/h/tanque
•Utilización
•Perfil optimo de O2 disuelto
•Pre-oxidación
•Potencia de agitadores
•Tipo de difusores
Javier Jara 25/06/2015
TIPOS DE OXIDACIÓN
• Minerales que consumen altas
cantidades de cianuro:
Oxidación superficial
• Oro esta encapsulado en una
matriz de sulfuro metálico:
Lixiviación para destruir la matriz
Uso de autoclaves:
170-200 oC, 15-30 atm, po2 4-15 atm
Reactive sulfide
SiO2
Javier Jara 25/06/2015
TRANSFERENCIA DE OXÍGENO Y REACCIÓN
• Satisfacer la demanda de oxígeno. Asegurar la disolución del oro • Medir la demanda de oxígeno (estequiometría es aproximada)
R1 R2
R3
Liquido Ore Gas
D.O
C*
Cs
Javier Jara 25/06/2015
FACTORES QUE AFECTAN LA ABSORCIÓN DE OXÍGENO
•
Javier Jara 25/06/2015
EFECTO DE LA ALTURA EN LA SOLUBILIDAD DE OXÍGENO C*
kg de O2 en 1000 m3 agua 30oC
Altura, m g O2 %
0 7.56
1000 6.70 89
2000 5.94 79
3000 5.26 70
4000 4.65 62
• Aire por oxígeno: solubilidad ~ 5 veces • Aumentar kLa
0
2
4
6
8
10
12
14
16
0 1000 2000 3000 4000
mg
O2
/L
Altura, m
0 C
10 C
20 C
30 C
40 C
Javier Jara 25/06/2015
DEMANDA DE OXÍGENO
Reactive sulfide
Silicatos
Separable
Fijo
Javier Jara 25/06/2015
Técnica para determinar el consumo y transferencia de oxígeno
0
5
10
15
20
25
0 500 1000 1500 2000
DO
, m
g/L
Time, min
SS at 150m3/h
OUR1
150m3/h
OUR2
SS 80m3/h
Calcular: OUR kLa D.O (S.S)
Javier Jara 25/06/2015
Técnica para determinar el consumo y transferencia de oxígeno
0.00
2.00
4.00
6.00
8.00
10.00
12.00
14.00
30.0 35.0 40.0
D.O
, mg
/L
Tiempo, min
9.97
9.98
9.99
10
10.01
10.02
10.03
30 35 40
pH
Tiempo, min -125.0
-120.0
-115.0
-110.0
-105.0
-100.0
30.0 35.0 40.0
mV
Tiempo, min
Javier Jara 25/06/2015
EJEMPLOS INDUSTRIALES
Planta Tanque O2 Dimensiones tanque, m Dispersor Agit, kW
kg/h Diam Altura Vol, m3 Total Effect CN 1 160 14.0 16.0 2300 1 Mixpro 93 75
A CN 2 106 14.0 16.0 2300 1 Mixpro 93 75
280 T ore/h CN 3 53 11.2 14.0 1280 1 Mixpro 75 60
50 % solids CN 4 37 11.2 14.0 1280 1 inv cone 75 60
CN 5 33 11.2 14.0 1280 1 inv cone 56 45
CN 6 29 11.2 14.0 1280 1 inv cone 56 45
B
6 T ore/h Pre-oxid. 20 4.0 4.5 50 1 Mixpro 11 9
40 % solids
Javier Jara 25/06/2015
DISPERSORES
Javier Jara 25/06/2015
RESULTADOS DE PLANTAS A Y B
Planta Tanque kLa, h-1 Dispersor
Tanque Water Iones
A
CN 1 2.21 6.59 16.30 Mixpro: 1
CN 1 2.16 5.54 15.21 Mixpro: 1
CN 1 2.27 5.54 15.21 Mixpro: 1
CN 1 1.76 4.23 13.65 Mixpro: 1
CN 2 2.26 5.76 15.45 Mixpro: 1
CN 2 2.44 4.52 14.02 Mixpro: 1
CN 3 2.27 4.62 17.21 Mixpro: 1
CN 4 2.10 3.87 16.02 Inv cone: 1
CN 5 2.16 3.26 12.81 Inv cone: 1
CN 6 1.19 3.05 12.48 Inv cone: 1
B
Pre-oxid 11.27 17.13 59.92 Mixpro: 1
Pre-oxid 11.62 13.08 53.80 Mixpro: 1
Pre-oxid 9.09 13.08 53.80 Mixpro: 1
Pre-oxid 11.66 11.06 50.30 Mixpro: 1 Javier Jara 25/06/2015
RESULTADOS PLANTAS A Y B
Planta Tanque Utilizacion Rango cte DO critico
Inyeccion Transporte Demanda O2, % D.O, mg/L mg/L
CN 1 99 79 115 79.8 13-16 13
CN 1 160 78 115 48.8 15-20 15
CN 1 160 81 115 50.6 15-19 15
CN 1 226 65 115 28.8 18-23 18
CN 2 106 95 69 65.1 8-15 8
CN 2 173 98 69 39.9 8-16 8
CN 3 53 39 42 73.6 8-18 8
CN 4 37 23 29 62.2 8-22 8
CN 5 33 24 17 51.5 8-19 8
CN 6 29 21 18 62.1 8-22 8
Pre-oxid 32.4 7.3 6.8 20.9 18-25 18
Pre-oxid 18.9 14.7 6.8 35.8 7-14 7
Pre-oxid 18.9 13.3 6.8 35.8 8-12 8
Pre-oxid 13.5 16.1 6.8 50.1 5-9 5
Oxigeno, kg/h
A
B
Javier Jara 25/06/2015
PLANTA A
0
50
100
150
200
250
0 2 4 6 8
kg
Ox
íge
no
/h
Tanque #
Reactive sulfide
Silicatos
Perfil de Demanda de oxígeno
Javier Jara 25/06/2015
INFORMACIÓN INDUSTRIAL: PLANTA C
Tanques pre-oxid 1
Tanques cianuración 9
Volumen tanque, m3 2 600
Tone ore/h 300-500
Total CN addition, g/t 600
Tiempo residencia, h 40
Temp pulpa, oC 40
O2 a 40 oC, 500 m 32
Grado Au, g/tonne 2.5 a 3.5
Au recovery Limited by O2
Tonne O2/day 12
kg O2/tonne 1 – 1.7
Javier Jara 25/06/2015
INFORMACIÓN INDUSTRIAL: PLANTA C
O2
Javier Jara 25/06/2015
RESULTADOS: PLANTA C
Tanque Test #
Oxígeno, kg/h Utilización
Inyección Transporte Demanda O2, %
Pre-oxid 1 290 136 65 22
Pre-oxid 2 257 162 94 37
Pre-oxid 3 181 128 91 50
CN 1 1 160 31 3 2
CN 1 2 120 16 7 7
Javier Jara 25/06/2015
RESULTADOS: PLANTA C
0 5
10 15 20 25 30 35 40 45
0 5 10 15
DO
, m
g/L
Tank #
Perfil de DO en planta C
1-Dec 2-Dec
3-Dec 4-Dec
5-Dec 6-Dec
9 Dec AL
Javier Jara 25/06/2015
EN CADA TANQUE INDUSTRIAL ES NECESARIO CONOCER:
• • Fijar óptimo DO • Fijar el flujo de oxígeno al
tanque (kg/h) • Selección de dispersor • Necesidad de etapa de pre-
oxidación
Javier Jara 25/06/2015
NECESIDAD DE OXÍGENO EN MINAS DE ORO: ENCUESTA
•kg O2/tonne de mineral
•kg O2/h/tanque
•Utilización
•Perfil optimo de O2 disuelto
•Pre-oxidación
•Potencia de agitadores
•Tipo de difusores
Javier Jara 25/06/2015
• Tecnología para optimizar el uso de oxígeno o aire
• Mediciones en planta (escalamiento)
• Fácil toma de datos
• Tecnología probada: Canadá, Sud África, Mali
• Beneficios
• Ahorros significativos en consumo de oxígeno
• Determinación de D.O para optimizar disolución
• Ayuda en toma de decisiones respecto a la adquisición de agitadores o dispersores
Javier Jara 25/06/2015
Efecto del oxígeno en la superficie del grano de sulfuro
Javier Jara 25/06/2015